风电、光伏、光热和介质储热联合供能系统的制作方法_2

文档序号:8485903阅读:来源:国知局
并网,如图1所示。
[0043]在发展中国家,采用煤电发电还是其主要的发电方式,煤电发电主要所发电量为交流电,如图2所示。
[0044]光热发电与煤电相比,只是替换掉了煤烧锅炉的污染环节,所发电能与火电一样,频率,赫兹等与火电匹配,可直接并网,如图3所示。
[0045]光伏需要并网发电,则并网需要通过逆变器等转变为交流电,逆变器能造成包括谐波在内的电网干扰。电网干扰是能够在幅度、频率上改变电压与电路的理想正弦曲线的所有现象。电网谐波造成电网污染,正弦电压波形畸变,使电力系统的设备出现异常和故障。
[0046]以下现象均能称作电网干扰:
[0047](I)谐波;⑵间谐波震荡;(3)电压变化;⑷三相电网的电压不平衡;(5)脉动频率波动。电网干扰能以多种形式影响负载及输电网,如:(I)对电子器件及控制器的影响;
(2)负载增加导致电子器件(如电缆,变压器)温度上升;(3)影响功率因数;(4)增加电量的传输损失。
[0048]图4为变压器的磁化曲线图,揭示了变压器谐波产生的原理。
[0049]谐波的危害在电力系统中是多方面的,主要有:
[0050](I)对供配电线路的危害。在谐波的影响下,容易导致机电保护误动作,不能全面有效地起保护作用。
[0051](2)影响电网的质量。谐波会引起串联谐振及并联谐振,放大谐波,造成危险的过电压或过电流。
[0052](3)增加了输电线路的损耗,缩短了输电线寿命。谐波电流一方面在输电线路上产生谐波压降,另一方面增加了输电线路上的电流有效值,从而引起附加输电损耗。
[0053](4)对电容器的影响。由于谐波使通过电的电流增加,使电容器损耗增加,从而引起电容器发热和温升,加速老化。
[0054](5)对电动机影响。谐波增加了其附加损耗,严重时使电动机过热,尤其是负序谐波在电动机运行中产生相反的转矩,从而减少电动机的出力。
[0055]而太阳能光伏发电能量又具有不连续、不稳定的特点。
[0056]在日天气类型不同的情况下,光伏系统的发电功率变化很大,以某一光伏电站的统计数据为例:
[0057]图5为晴天的状况下的光伏发电功率图,光伏发电功率随时间的变化连续而均匀,呈现出近似正态分布的趋势。有效发电时段从上午6:00到傍晚18:00,当日最高发电功率大约为320KW,出现在中午12点左右。
[0058]图6为多云天气下的光伏发电功率图,虽然有效发电时段基本没有变化,仍为6:00.18:00左右,但在此期间光伏输出功率不再稳定,受云层遮挡影响,输出功率的波动较大。全天多数时候发电功率不足100KW,当日最大发电功率也仅为190KW,出现在15:00左右。
[0059]图7为阴雨天气下光伏发电功率图,依旧呈现出较大的随机波动性。而由于阴天使得太阳光照更加不足,全天系统发电功率基本处于40KW以下,大约只能达到晴天时发电功率的1/5,当日最大发电功率仅为60KW,出现在下午15:00左右。
[0060]图8为冬夏两季发电量比较图,显示在不同季节光伏系统的发电功率变化也很大。
[0061]因此,如果将光伏发电、光热发电和储能结合起来,就能产生和原有电网匹配的交流电(例如煤电供电),又能够解决光伏并网存在的电网干扰问题,还能将不稳定、不连续的光伏发电能量很好的储存起来,避免能量流失。
[0062]图9为一天当中电力需求的波动曲线图,较梳的虚线反映电力需求随时间的变化,这种波动性要求发电方式具备调峰功能,使发电量与用电需求匹配。图中较密的虚线为光热发电的发电量线,储能系统储存的能量,可以将斜纹填充的部分能量储存起来,以补充横纹填充的能量需求,满足用电高峰的电力需求,起到储能调峰作用。
[0063]图10为配备储能和不带储能的光热发电系统对比图,配备储能的光热发电系统的装机容量为50MW,不带储能的光热发电系统的装机容量为100丽,较梳的虚线为来自镜场的太阳能,较密的虚线为发电系统储存能量,实线为发电系统发电量。由图可以看出,在同样镜场条件下,配备储能的50MW光热发电系统跟装机容量为100MW的不带储能的光热发电系统发出同样的电量。配备储能的发电系统发电更为稳定,而且发电时长更长,且避免了能量的浪费。
[0064]图11为风力发电机组在不同空气密度下的功率曲线图。
[0065]风力发电受风速、空气密度等因素的影响,输出功率不稳定。风力发电的并网,有软并网、降压运行和整流逆变三种方式。并网控制直接影响到风力发电机能否向输电网输送电能以及机组是否受到并网时冲击电流的影响。整流逆变是一种较好的并网方式,所发电力经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。
[0066]风除了季节性变化外,每天风力变化也很大。因此,一天中电网实际负荷和风力可发电负荷会出现不匹配情况。一般电网一天中最大负荷出现两次,上午9点和下午19点,白天负荷基本在90 % -100 %,夜间在60 %左右。
[0067]而风电负荷一天的变化差别较大,一般一天有三个高峰,夜间风速逐渐增加,清晨达到高峰,而电网实际负荷夜间较小,无法完全消纳风电所发电力。上午10点左右是第二个高峰,下午5点是第三个高峰。导致电网高峰时,风电出现低谷,或者电网低谷时,风电又持续发电。
[0068]风电的这种无规律输出负荷,加重了电网的调节幅度,而风力发电又不能够主动为电网进行负荷调节,因此风电在电网中的比重增加到一定量时,将影响电网的稳定性和安全性。
[0069]太阳能光热发电通过配备储能系统,可稳定进行能量输出,具备储能调峰功能。针对以上问题,设计一种风电、光伏、光热和介质储热联合供能系统。
[0070]一种风电、光伏、光热和介质储热联合供能系统,包括设备:
[0071]储存加热前介质的低温介质罐;
[0072]储存加热后介质的高温介质罐;
[0073]用于发电的风电、光伏发电设备;
[0074]利用风电、光伏发电设备所发的电力将从低温介质罐输出的加热前介质加热成加热后介质的介质电加热器;
[0075]利用高温介质罐输出的加热后介质将水加热成水蒸汽的换热器;
[0076]将水蒸汽驱动蒸汽轮机发电的蒸汽发电机组;
[0077]加热前介质从低温介质罐输出,经介质电加热器后变为加热后介质并储存在高温介质罐,加热后介质从高温介质罐输出到换热器,换热器产生水蒸气以使蒸汽发电机组发电;
[0078]还包括,对低温介质罐输出的加热前介质进行加热的第二加热器或者对换热器中的水或水蒸气进行加热的第三加热器。
[0079]上述的加热前介质温度在250°C?300°C左右,加热后介质温度在550°C?600°C左右。
[0080]上述风电、光伏、光热和介质储热联合供能系统,可以将原本“弃风”、“弃光”的能源通过介质储能暂时将能量以热量的形式储存起来。利用介质储存能量,电热效率可达90%以上,能源利用率高,较好的节约了能源。在电网高峰时再释放热量进行发电,起到电网调峰的作用,可以很好的避免能源的浪费。利用介质储存能量,可以在风电、光伏发电出现较大波动的时候将不稳定的风电、光伏电能变为稳定的热能再进行输出,能够有效的保证能源的稳定供给,并且降低对电网的冲击。利用第二加热器对低温介质罐输出的加热前介质进行加热,或者利用第三加热器对换热器中的水进行加热,提高介质的储存能量或换热器的加
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